Ni-Fe-MMOg-C3N4复合材料的制备及其光催化性能研究

摘要：本文采用煅烧Ni-Fe LDH和三聚氰胺合成了NiFe-MMO/g-C3N4复合材料，进一步探究了g-C3N4及其复合材料的制备与表征，并研究了在可见光或紫外光下降解有机染料RhB的性能。利用X射线粉末衍射、紫外-可见漫反射和荧光光谱等手段对催化剂的组成和光吸收性能进行表征。通过在一定温度下焙烧不同比例的Ni-Fe LDH和三聚氰胺合成Ni-Fe-MMO/g-C3N4复合光催化剂，当NFe-MMO所占复合催化剂的质量分数不同时，复合催化剂表现的催化活性各不相同。在NiFe-MMO所占复合催化剂的质量分数为0.5%时，复合催化剂在可见光区的吸收较NiFe-MMO和g-C3N4有所提高，荧光强度较g-C3N4有所降低。光催化RhB结果显示，当可见光照射30min后，NiFe-MMO/g-C3N4 (0.5%)光催化剂对RhB的降解率达98%。Ni-Fe-MMO/g-C3N4复合光催化剂具有比Ni-Fe-MMO和g-C3N4更高的可见光催化活性。37557
毕业论文关键词：镍铁水滑石；氮化碳；复合物；可见光；光催化
Preparation and Photocatalytic Properties of Ni-Fe-MMO/g-C3N4 Composites
Abstract:In this paper，calcined Ni-Fe LDH and melamine synthesized Ni-Fe-MMO/g-C3N4 composite materials，to further explore the g-C3N4 and preparation and characterization of composite materials，and studied in the visible or ultraviolet light to degrade the organic dye RhB performance．X-ray powder diffraction，UV-visible diffuse reflectance and fluorescence spectra by means of composition and light absorption properties of the catalysts were characterized．By firing at a temperature varying proportions of Ni-Fe LDH and melamine synthesis Ni-Fe-MMO/g-C3N4 composite photocatalyst，when the share Ni-Fe-MMO composite catalyst mass fraction is not the same，the catalytic activity of each compound catalyst performance．They are not the same．In Ni-Fe-MMO composite catalyst mass fraction percentage was 0.5%，the composite catalyst absorption in the visible region than the Ni-Fe-MMO and g-C3N4 has increased，the fluorescence intensity than the g-C3N4 decreased．Photocatalytic RhB results showed that when irradiated with visible light after 30min，Ni-Fe-MMO/g-C3N4 (0.5%) photocatalyst RhB degradation rate of 98%．Ni-Fe-MMO/g-C3N4 composite photocatalyst is higher than Ni-Fe-MMO and g-C3N4 visible light catalytic activity．
Key Words: Ni-Fe LDH； Carbon nitride； Composite； Visible light； Photocatalyst
目    录
摘要    1
引言    2
1. 实验部分    3
1.1 实验试剂、仪器    3
2. 实验过程    4
2.1 催化剂的制备    4
2.2 光催化降解实验    4
3. 结果与讨论    5
3.1 样品的XRD分析    5
3.2 紫外-可见漫反射分析    5
3.3 样品光催化性能的比较    6
3.4 荧光光谱分析    7
4. 结论    8
参考文献    9
致谢    11
Ni-Fe-MMO/g-C3N4复合材料的制备及其光催化性能研究
引言
随着科技进步，现代工业的发展，能被人们使用的能源资源逐渐减少，有些不久将至枯竭。与此同时，环境污染日益严重。21世纪人类面临和亟待解决的重大问题是如何解决能源短缺和环境恶化[1]。因此，开发利用可再生新能源，治理环境污染对发展国民经济、实现可持续发展战略具有十分重大的意义。1972年，Fujishima和Honda[2]在n型半导体TiO2电极上发现了水的光电催化分解作用，从此开辟了半导体光催化这一新领域。光催化具有低成本和无污染的优点，在学术界受到广泛关注。近年来光催化成为国内外最活跃的研究领域之一。
目前处理工业废水大多使用金属半导体光催化剂，如TiO2、ZnO、SnO2、CdS、WO3等[3]。在催化性能研究方面，国内外研究最多的是TiO2光催化剂[4-6] ，但是使用TiO2光催化降解在实际应用中还有一定的局限性，比如其可见光响应差（Eg=3.2 eV），对太阳光的利用率较低。由于金属催化剂一般价格都比较贵，经济性差；且有些过渡金属储量少，属于稀缺资源；易造成重金属污染，不易回收重复使用；有的还具有一定毒性。为了寻找一种可以替代金属的环保且无毒的具有较高的催化活性的新型催化剂材料[8,9]，世界各国研究学者把目光投向非金属材料。非金属材料是指由非金属的元素或化合物组成的材料。自从1989年,美国科学家Liu和Cohen[10,11]从理论上提出 β-C3N4共价晶体之后，碳氮化合物在高硬度等方面的优良特性引起了各国科学家的关注。由于类石墨结构氮化碳[17,18](g-C3N4) 在室温条件下很稳定，且具有半导体结构(带隙值为2.7eV)，水稳定性（pH=0-14不溶解），不仅环境友好，而且无毒无害等性质，使得其在催化领域具有非常广阔的应用前景[12]。因此，g-C3N4的制备和性能研究受到人们的广泛关注。如今人们已经发现对g-C3N4进行杂化或掺杂能够有效提高单体催化剂g-C3N4的活性[13-15]。 Ni-Fe-MMOg-C3N4复合材料的制备及其光催化性能研究:http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_36347.html